Прибор для замера воздуха в вентиляции


Приборы для измерения скорости движения воздуха

Измерение скорости движения воздуха может производиться в разных местах рабочего помещения в зависимости от целей исследования.

Для измерения скорости движения воздуха используют анемометры различных конструкций. Выбор типа анемометра определяется величиной измеряемой скорости движения воздуха.

Замер скорости движения воздуха проводят различными видами анемометров: крыльчатыми (скорость потока от 0,3 до 0,5 м/с), чашечными и индукционными (скорость в пределах 1–30 м/с), термоанемометрами и кататермометрами (скорость не больше 0,5 м/с). Термоанемометры позволяют измерять незначительные колебания потоков воздуха и температуры по объему помещения. Анемометры представлены на рисунке 2.4.

Для измерения интенсивности теплового излучения используют актинометры и радиометры.

Чашечный анемометр воспринимает движение воздуха четырьмя полыми алюминиевыми полушариями, крыльчатый – колесом с пластинками, вращающимися под давлением потока воздуха. Это движение системой зубчатых колёс передаётся стрелкам, движущимся по градуированным циферблатам, по которым производится отсчёт. Измерение скорости движения воздуха производится следующим образом. Записав исходное положение стрелок на циферблатах (стрелки на нуль не ставятся), на маленьких циферблатах учитывают только целые деления, помещают прибор в поток воздуха. На приборе расположен: слева циферблат, показывающий сотни делений, справа – тысячи делений; полный оборот стрелки большого циферблата даёт 100 делений. Анемометр необходимо поместить в поток воздуха таким образом, чтобы ось вращения колеса была для крыльчатого анемометра параллельна, а для чашечного – перпендикулярна направлению потока воздуха. После преодоления чашечками или крылышками анемометра инерции прибора и приобретении ими максимальной скорости, поворотом рычажка, находящегося на боковой стороне прибора, включают стрелки, одновременно включая секундомер для отсчёта времени замера. Через 1 мин, не отводя прибор с места исследования, отключают стрелки прибора, одновременно отмечая время проведения замера (в секундах).

Пересчёт полученного числа оборотов в 1 с на скорость воздушного потока в м/с производится с помощью графиков, представленных на рисунках 2.5а и 2.5б, где по вертикальной оси отложено число оборотов 1 с, а по горизонтали – скорость воздушного потока в м/с.

Рис. 2.5. Графики определения скорости движения воздуха по анемометру:

а – чашечному; б – крыльчатому

Анемометры обладают большой инерцией и начинают работать при движении воздуха со скоростью около 0,5 м/с; давление, создаваемое потоком воздуха меньшей скорости, не в состоянии преодолеть сопротивление оси колеса с крылышками или чашек, поэтому для измерения малых скоростей движения воздуха в помещениях используются кататермометры и термоанемометры. Для определения суммарной охлаждающей способности воздушной среды, для замера малых скоростей движения воздуха (до 2 м/с) пользуются прибором, называемым кататермометром.

Шаровой кататермометр, показанный на рисунке 2.6, представляет собой спиртовой термометр с двумя резервуарами – шаровым внизу и цилиндрическим вверху со шкалой деления от 31 до 41 °С.

Количество теплоты, теряемой кататермометром, при его охлаждении от 38 до 35 °С постоянно при всех условиях среды, а продолжительность охлаждения различна и зависит от взаимного действия всех метеорологических факторов.

Количество теплоты в милликалориях, теряемой с 1 см2 резервуара кататермометра, называется его фактором F, величина которого указывается на приборе.

Разделив фактор на время (в секундах), в течение которого произошло охлаждение кататермометра от температуры 38 до 36 °С, получаем охлаждающую силу воздуха:

Скорость движения воздуха определяется по формулам, выбираемым в зависимости от величины f/Δt. Величина Δt – это разность между средней температурой кататермометра (36,5 °С) и температурой окружающего воздуха.

Если , то (2.3)

Если , то (2.4)

Определение суммарной охлаждающей силы воздушной среды с помощью кататермометра производится следующим образом. Прибор погружают в воду, нагретую до 60–70 °С (но не более 80 °С во избежание закипания спирта в приборе и разрыва резервуара), держат его в воде до заполнения спиртом на 1/3 или 1/4 объёма верхнего расширения капилляра. Затем кататермометр вынимается из воды, тщательно вытирается и подвешивается в точке замера. Прибор охлаждается окружающим воздухом. При достижении столбиком спирта 38 °С включают секундомер и замеряют время охлаждения прибора (Т, с) на 3° (от 38 °С до 35 °С). Далее производятся расчёты.

Скорость движения воздуха менее 1 м/с также измеряется термоанемометрами. В основу работы термоанемометра положен принцип охлаждения датчика, находящегося в воздушном потоке и нагреваемого электрическим током.

Датчик представляет собой полупроводниковое микросопротивление. Питание прибора осуществляется либо от сети напряжением 220 В, либо от малогабаритных батареек напряжением 1,5 В.

Термоанемометром измеряют скорости движения воздуха от 0,03 до 5 м/с при температуре от 1 до 60 °С. С помощью термоанемометра можно измерить и температуру воздуха помещения, для чего производят соответствующее переключение прибора.

Изучение барометрического давления при исследовании метеорологических условий позволяет, с одной стороны, полнее учесть зависимость температуры и относительной влажности воздуха от барометрического давления (при повышении давления температура повышается), а с другой стороны, существенно влияние этого показателя на характерные эндотермические (испарение влаги) и экзотермические (конденсация пара) процессы, оказывающие большое влияние на метеорологический комфорт.

Барометр-анероид (рис. 2.7), предназначен для измерений атмосферного давления в пределах от 600–800 мм рт. ст.

Рис. 2.7. Барометр-анероид:

1 – корпус; 2 – анероид; 3 – стекло; 4 – шкала;

5 – металлическая пластина; 6 – стрелка; 7 – ось

Главная часть барометра-анероида – лёгкая, упругая, полая внутри металлическая коробка (анероид) 2 с гофрированной (волнистой) поверхностью. Воздух из коробочки откачан. Её стенки растягивает пружинящая металлическая пластина 5. К ней при помощи специального механизма прикреплена стрелка 6, которая насажена на ось 7. Конец стрелки передвигается по шкале 4, размеченной в мм рт. ст. Все детали барометра помещены внутрь корпуса 1, закрытого спереди стеклом 3.

Значение давления определяется как алгебраическая сумма отсчёта по шкале и поправок, которые указаны в паспорте прибора.

Интенсивность теплового излучения измеряют актинометрами различных конструкций, действие которых основано на поглощении лучистой энергии и превращении её втепловую, количество которой регистрируется различными способами.

Обеспечение требуемых нормами метеорологических условий и чистоты воздуха в рабочей и обслуживаемой зонах помещений устраивается системами вентиляции, кондиционированием воздуха и отоплением.

Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязнённого воздуха и подачу на место удалённого свежего чистого воздуха.

Промышленную вентиляцию применяют для технических и санитарно-гигиенических целей. Для технических целей её используют в различных технологических процессах, в санитарно-гигиенических целях вентиляцию применяют для создания нормальных условий труда путём правильного воздухообмена в производственных помещениях. Воздухообмен осуществляется путём удаления из помещения воздуха, не отвечающего требованиям санитарных норм, и подачи чистого свежего воздуха. В этом процессе количество удаляемого и подаваемого воздуха должно быть равно.

По способу перемещения воздуха различают два основных вида вентиляции: естественную и механическую.

Выбор системы вентиляции зависит от особенностей производственного процесса, типа здания, характера выделяющихся вредностей и необходимой кратности воздухообмена.

Вентиляцию называют естественной, если воздухообмен осуществляется путём использования естественного движения воздуха в результате теплового или ветрового напора. Тепловой напор создаётся в результате наличия разности температур или разности удельных весов внутреннего и наружного воздуха, а ветровой – движением наружного воздуха.

Естественную вентиляцию называют аэрацией, когда естественный воздухообмен организован, т.е. осуществляется путём регулирования притока и вытяжки, за счёт открытия форточек, стенных клапанов, фонарей.

На практике имеет место и неорганизованный способ естественной вентиляции (инфильтрация), т.е. когда воздухообмен осуществляется за счёт случайных отверстий и щелей в оконных и дверных проёмах, в стенах и перекрытиях зданий и возможен в помещениях, где необходим не более, чем однократный обмен воздуха в час.

При механической вентиляции воздухообмен достигается за счёт разности давлений, создаваемой вентилятором, который приводится в движение электромотором. Механическая вентиляция применяется в случаях, когда тепловыделения в цехе недостаточны для систематического использования аэрации, а также, если количество или токсичность выделяющихся в помещение вредных веществ требует поддержания постоянного воздухообмена независимо от внешних метеорологических условий.

При механической вентиляции воздух почти всегда подвергается предварительной обработке. В зимнее время приточный воздух подогревается, а в летнее – охлаждается. В необходимых случаях воздух увлажняется или осушается. Если удаляемый (подаваемый) механической вентиляцией воздух запылён или содержит в большом количестве вредные газы и пары, он подвергается очистке.

Вентиляционные системы по их назначению подразделяются на вентиляцию приточную, вытяжную и приточно-вытяжную, а также рабочую и аварийную.

В зависимости от места применения различают вентиляцию: общеобменную, предназначенную для обмена воздуха всего помещения, и местную, обеспечивающую приток или вытяжку воздуха непосредственно на рабочем месте, т.е. у мест выделения вредностей.

В тех помещениях, где возможно внезапное поступление токсических или взрывоопасных веществ, устраивается аварийная вытяжная вентиляция, включение которой производится автоматически от показаний газоанализаторов, настроенных на допустимую по санитарным и противопожарным требованиям концентрацию газов или паров.

Независимо от наличия искусственной вентиляции во всех помещениях необходимо предусматривать также устройство проёмов в ограждениях (форточки, фрамуги) для проветривания.

Механическая вентиляция может быть устроена таким образом, что в вентилируемом помещении поддерживаются постоянные, заранее заданные условия температуры, влажности, чистоты воздуха независимо от наружных условий и колебаний режима технологического процесса. Такая вентиляция называется кондиционированием воздуха.

Обычно кондиционированный воздух до поступления в помещение проходит тепловлажную обработку в установках, называемых кондиционерами, которые состоят из устройств нагрева воздуха – калориферов, устройств охлаждения воздуха – поверхностных или контактных воздухоохладителей, устройств осушения воздуха.

Воздух в калориферах получает тепло от оребрённых или гладких поверхностей трубок, по которым протекает теплоноситель – вода или пар.

В поверхностных воздухоохладителях воздух отдаёт тепло поверхностям трубок, по которым пропускается холодная вода или другой холодоноситель. В контактных охладителях происходит непосредственный контакт охлаждаемого воздуха с водой, обычно воздух проходит через дождевое пространство камеры орошения, в которой форсунками разбрызгивается охлаждённая вода. Осушение воздуха производится влагопоглощающими веществами: твёрдыми (силикатель), жидкими (растворы хлористого лития, хлористого кальция).

Количественно любой способ воздухообмена можно охарактеризовать кратностью воздухообмена, т.е. величиной, показывающей, сколько раз в единицу времени (в минуту, час) происходит полная смена всего объёма воздуха в помещении.

Требования безопасности, предъявляемые к системе вентиляции, изложены в ССБТ ГОСТ 12.4.021–75:

- вентиляторы вытяжных систем, обслуживающих помещения с производствами категорий А, Б должны быть выполнены из материалов, не вызывающих искрообразования;

- взрывоопасность и пожароопасность производственных помещений не должна увеличиваться применением вентиляционных систем;

- вентиляционные системы, обслуживающие помещения с производствами категорий А, Б, где возможно появление статического электричества, должны обеспечивать электростатическую безопасность и иметь заземление.

В помещениях с постоянным или длительным (более 24 часов) пребыванием людей следует предусматривать в холодный период года поддержание требуемых температур внутреннего воздуха путём подачи тепла системами отопления.

Системы отопления зданий должны удовлетворять следующим требованиям, т.е. обеспечивать:

- равномерный нагрев воздуха помещения в течение отопительного периода;

- безопасность в отношении пожара и взрывов;

- возможность регулирования;

- увязку с системами вентиляции;

- уровни звуковых давлений в пределах нормы;

- наименьшее загрязнение атмосферного воздуха.

Системы отопления разделяются на местные и центральные. В местных системах отопления теплогенератор (котёл), теплопроводы (трубы) и нагревательные приборы (батареи) объединены и находятся в отапливаемом помещении. В центральных системах отопления выработка тепла происходит в каком-либо центре (в котельной), а теплоноситель к нагревательным приборам, находящимся в отапливаемом помещении, подаётся по трубопроводам.

В зависимости от вида используемого теплоносителя отопление бывает водяное, паровое и воздушное.

Системы водяного отопления подразделяются:

- по принципу подводки теплоносителя к нагревательным приборам – на двухтрубные и однотрубные;

- на системы с естественным побуждением (циркуляцией) и искусственным побуждением – с применением циркуляционного насоса;

- на системы с верхней разводкой и системы с нижней разводкой.

Водяное отопление более безопасно (по отношению к паровому), т.к. температура нагревательных приборов не превышает 80–90 °С.

Системы парового отопления подразделяются на системы с верхней разводкой и системы с нижней разводкой. В паровых системах отопления водяной пар, конденсируясь в нагревательных приборах, выделяет скрытую теплоту парообразования. Это тепло передаётся в помещение через стенки нагревательного прибора, а конденсат по конденсатопроводу стекает снова в котел для повторного использования. Недостатки парового отопления: высокая температура нагревательных приборов, которая может привести к возгоранию легковоспламеняющихся веществ и пыли, и как следствие, к ожогам обслуживающего персонала.

Системы воздушного отопления могут быть отопительными, в которых осуществляется полная рециркуляция воздуха, и отопительно-вентиляционными – используемые свежий воздух. Воздушное отопление обладает следующими преимуществами: гигиеничностью, безопасностью, быстрым повышением температуры воздуха в помещении, исключением множества местных нагревательных приборов. Воздушное отопление целесообразно применять для отопления крупных производственных помещений.

Основой аттестации рабочих мест по условиям труда является соответствие параметров воздуха данным, приведённым в таблицах 2.6, 2.7, 2.8 и 2.9, характеризующим класс условий труда по показателям микроклимата для производственных помещений и открытых территорий в различные периоды года.

Таблица 2.6

Приборы для измерения скоростей воздуха: анемометры

Анемометр ручной крыльчатый АСО-3 типа Д предназначен для измерения скорости воздуха от 0,2 до 6 м/сек.

Перед замером записывается начальное показание счетчика анемометра, затем анемометр с выключенным механизмом вводится в воздушный поток и через 5—10 сек. счетчик включается одновременно с секундомером. Через 1—2 мин. или через 50—100 сек. (для удобства в последующих подсчетах) счетчик выключается и записывается конечное его показание.

Разность конечною и начального отсчетов делится на число секунд замера, а результат по тарировочному графику, которым должен быть снабжен каждый анемометр, переводится в скорость (в м/сек).

Анемометр чашечный предназначен для измерения скоростей от 1 до 20 м/сек.

Определение скорости воздушного потока производится так же, как и при работе с крыльчатым анемометром.

Анемометр крыльчатый с часовым механизмом (фирмы «Розенмюллер» ГДР — рис 17) состоит из колеса с алюминиевыми лопастями, укрепленного на стальной оси, вращающейся в цапфовых подшипниках.

Счетный и часовой механизмы расположены в центре анемометра Циферблат имеет две шкалы большую, разбитую на 100 делений, и малую, разбитую на 10 делений Деление малой шкалы соответствует 100 делениям большой шкалы.

Управление анемометром производится двумя рычагами Рычаг 3 отводится влево и отпускается. При возвращении рычага в исходное положение включается часовой механизм спустя 30 сек автоматически включается счетный механизм. За эти 30 сек колесо анемометра получает полный разгон.

Счетный механизм работает в течение 60 сек, после чего автоматически выключается и на циферблате непосредственно отсчитывается путь, пройденный воздушным потоком за 1 мин в м.

Стрелки счетного механизма приводятся к нулю (к начальному положению) нажатием на кнопку рычага.

Завод часового механизма производится вращением головки ключа.

Истинное значение скорости воздушного потока в м/сек определяется по паспорту, прилагаемому к каждому прибору Анемометр чашечный с часовым механизмом (фирмы «Розенмюллер», ГДР) снабжен тремя полусферическими чашечками, укрепленными на оси, вращающейся в цапфовых подшипниках Он снабжен счетным и часовым механизмами. Циферблат  счетного механизма имеет такие же шкалы, как у крыльчатого анемометра с часовым механизмом.

Красная стрелка на циферблате вращается при работе счетного механизма и останавливается при его выключении. Перед замером прибор вносится в поток воздуха, и спустя некоторое время рычаг отводится до упора вниз и отпускается. При возвращении рычага в исходное положение включаются счетный и часовой механизмы. Спустя 100 сек с момента включения прибора счетный механизм автоматически останавливается, и с циферблата снимается показание анемометра, выраженное в м/сек Стрелки приводятся к нулю нажатием на кнопку.

Правила измерения скоростей воздуха анемометрами

Измерения анемометрами производятся в проемах внешних ограждений зданий, в приточных и вытяжных отверстиях, в открытых концах воздуховодов и т п.

Анемометры должны быть укреплены на рейках, чтобы не заслонять площадь живого сечения проема, в котором производятся замеры Пуск и выключение счетного механизма должны осуществляться с помощью шнура.

Ось колеса чашечного анемометра должна быть перпендикулярна направлению потока, а ось колеса крыльчатого анемометра должна совпадать с направлением потока.

В каждом проеме замер производится 2 раза. Разница между замерами не должна превышть ±5%, в противном случае производит дополнительный замер.

В открытых отверстиях и проемах размером до 1—2 м2 скорость воздуха замеряется при медленном равномерном передвижении анемометра по всему сечению отверстия или проема.

При больших размерах сечение разбивается на несколько равных площадей и замеры производятся в центре каждой из них. При этом за истинную скорость принимается среднее арифметическое значение замеренных скоростей.

В отверстиях, закрытых решетками, замеры производятся крыльчатым анемометром, снабженным насадкой, который в процессе замера плотно примыкает к решетке. Насадок обычно изготовляется из листовой стали или винипласта.

Замеренная скорость должна быть скорректирована поправочным коэффициентом, величина которого обычно находится в пределах 0,7—1.

Для приближенного определения значения этого коэффициента изготовляется насадок, сечение которого соответствует габаритам решетки, а длина (относ от решетки) составляет не менее двух длин большей ее стороны. Искомый коэффициент равен отношению расхода воздуха, определенного по скорости, замеренной в насадке, сделанном по габариту решетки, к расходу воздуха, определенному по скорости, измеренной непосредственно у решетки.

Измерение воздушного потока подручными средствами

При сборе приточной вентиляции своими силами, как, впрочем, и при использовании готовых решений, может возникнуть необходимость измерения воздушного потока. Например, с какой скоростью поступает воздух, какой приток в кубических метрах реально обеспечивает вентиляция или отдельная ветка воздуховода. Кто занимается системами вентиляции профессионально, могут позволить себе для этой цели специальные измерительные приборы. Другое дело любители, которым измерения могут понадобиться лишь однажды.

Именно любителям, возможно, пригодится способ измерений, о котором я хочу рассказать. Мысль о нем пришла совершенно внезапно. Больше всего мне в этом понравилось, что оказалось достаточно подручных средств. Думаю, они есть у многих. В крайнем случае, их можно купить совсем недорого в любом радиомагазине.

И так, нам понадобятся всего две вещи:

  • Небольшой вентилятор. Например, его можно взять от компьютера. Я себе в компьютере менял вентиляторы в блоке питания и на видеокарте с целью понижения шума. В результате штатные извлеченные из компьютера вентиляторы валялись после этого мероприятия без дела. Также подойдет, думаю, пропеллер с моторчиком от какой-нибудь игрушки.
  • Вольтметр. Для тех, кто не в курсе, это такой прибор, который измеряет напряжение. Сейчас отельных таких приборов не найти. Продаются всякие комплексные измерители для радиолюбителей. У меня как раз такой. Подобные приборы очень распространены, и китайские варианты стоят копейки.

Принцип измерений прост. Основан он на том, что, пожалуй, любой электрический двигатель может не только крутится при подаче на него напряжения, но и наоборот - вырабатывать это самое напряжение. Не важно, что делает это он не так эффективно, как специализированные генераторы. Для нашей цели это не имеет значения. В общем, если поместить вентилятор в воздушный поток, то он, очевидно, начнет вращаться. Нам остается лишь померить на его контактах величину вырабатываемого при этом напряжения и произвести расчет.

Пример измерений

Я имею канальный вентилятор S&P TD-500/160 Mixvent. Согласно графику в паспортных данных для него на холостом ходу заявлена максимальная производительность примерно Q1 = 570 м3/час. Присоединительные отверстия у вентилятора диаметром D = 160 мм = 0,16 м.

Находим площадь этих отверстий:

S = П*R2 = П*(D/2)2 = 3,14*(0,16/2)2 = 0,02009 м2

Находим максимальную скорость потока для вентилятора:

V1 = Q1/(S*3600) = 570/(0,02009*3600) = 7,8 м/сек.

Теперь нужно померить, какое напряжение будет вырабатываться, если подносить измерительный вентилятор к выходному отверстию работающего на холостом ходу канального вентилятора. В моем случае напряжение составило U1 = 0,97 В.

Исходные данные есть, переходим непосредственно к измерениям.

Например, подсоединяем к выходу канального вентилятора канальный фильтр и снова производим изменение напряжения в потоке воздуха, теперь уже после фильтра. У используемого фильтра такой же диаметр входного и выходного отверстия как у вентилятора D = 0,16 м, соответственно площадь их тоже аналогична S = 0,02009 м2. Очевидно, что напряжение в данном случае снизится. Ведь скорость потока стала ниже из-за сопротивления, которое создает воздуху фильтр. Соответственно, измерительный вентилятор тоже станет вращаться медленнее. В моем случае напряжение после фильтра составило U2 = 0,64 В.

Делаем расчет скорости потока воздуха после фильтра:

V2 = (V1/U1)*U2 = (7,8/0,97)*0,64 = 5,1 м/сек.

Делаем расчет полученной в итоге производительности:

Q2 = S*V2*3600 = 0,02009*5,1*3600 = 368 м3/час.

Вот собственно и все, мы получили оба интересующих нас параметра.

Погрешность измерений

Конечно, это не идеальный способ измерений. Его точность может зависеть от равномерности потока, от того как вы будете держать вентилятор в потоке, кроме того от самого вентилятора. Тем не менее, для примерной оценки - это, считаю, очень неплохой вариант. Он определенно лучше, чем подставлять к вентиляционному каналу руку и пытаться определить степень дуновения по ощущениям.

Что касается равномерности воздушного потока, то для уменьшения погрешности измерений можно постараться применить советы, которые обычно дают при установке канальных датчиков температуры. Во-первых, измерения будут корректны, если их производить в центре потока. Нельзя прижиматься к краям вентиляционного канала. Во-вторых, после канальных устройств, таких как вентилятор, фильтр, нагреватель и прочих, необходимо сделать отступ, составляющий, как минимум, два диаметра воздуховода. Таким образом, для повышения точности имеет смысл какой-то небольшой кусок трубы подсоединять к таким устройствам, а затем уже после него делать замеры.

 

,  друзья тоже любят читать интересные статьи :)

Измерения на вентиляционных решетках

Объемный расход воздуха на всех входных и выходных вентиляционных отверстиях должен соответствовать расчетным величинам, необходимым для эффективной работы системы. Поэтому необходимо проводить достоверные измерения объемного расхода воздуха согласно требованиям стандарта EN 16211.

10 в категории Измерения на вентиляционных решетках


Смотрите также